RU2106324C1

RU2106324C1 - Method and rattler for preparing binding suspensions

Info

Publication number: RU2106324C1
Application number: RU93006731A
Authority: RU
Inventors: П.И. Лещев; А.П. Данилов
Original assignee: Иванов Сергей Алексеевич
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: method consists of cyclically charging silica or alumina mineral raw material into ball mill, wet disintegration in alkali medium at temperature above 400 C, discharge after disintegrating a part of suspension, and repeating the cycle. After each cycle, raw material is additionally charged in amount corresponding to that of discharged material. Novelty consists in that, (i) during charging components before their disintegration, water in amount 18-30% based on weight mixture under treatment is added, (ii) during wet disintegration, excess water is removed to moisture content 12-16 wt %, and (iii) cycle is terminated by discharge of 40-90 wt % of suspension. Rattler involved comprises disintegration chamber, hollow charge and discharge spindles, perforated barrier in discharge section of disintegration chamber, and lifters. Distinguishing feature of rattler is its providing with milling bodies placed in disintegration chamber and charge device made in the form of housing embracing charge spindle and ladles attached to housing and apt to receive material directed by guide trays. Lifters are mounted on discharge perforated barrier, and discharge port is closed by valve located over receiving tray. EFFECT: enhanced process efficiency. 3 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, конкретнее к производству вяжущих растворов, применяемых для изготовления строительных изделий. The invention relates to the field of building materials, and more particularly to the production of cementitious solutions used for the manufacture of building products.

Известен способ получения вяжущих суспензий, включающий порционную загрузку исходного сырья - кварцевого песка или высокоглиноземистого шамота - мельницу, мокрое измельчение в щелочной среде при 40 - 80^oC. В составе первой порции используют 2 - 30% готовой вяжущей суспензии того же состава от количества первой порции. Изобретение направлено на сокращение времени получения вяжущей суспензии [1].A known method of producing astringent suspensions, including a batch loading of the feedstock - quartz sand or high-alumina chamotte - mill, wet grinding in an alkaline environment at 40 - 80 ^o C. In the first portion use 2 - 30% of the finished binder suspension of the same composition from the amount of the first servings. The invention is aimed at reducing the time to obtain a binder suspension [1].

Известен способ получения суспензий, включающий циклическую загрузку кремнеземистого или алюмосиликатного огнеупорного сырья, мокрое измельчение в щелочной среде при 40-80^oC, выгрузку после измельчения - 20-40% суспензии и повторение цикла. После каждого цикла производят догрузку исходного сырья и воды в количествах, соответствующих выводимым с суспензией, с последующей стабилизацией суспензии. Способ обеспечивает для кварцевого песка время помола 1,3-3,5 ч, и расход электроэнергии 0,14-0,35 квт.ч/кг [2].A known method for producing suspensions, including cyclic loading of siliceous or aluminosilicate refractory raw materials, wet grinding in an alkaline environment at 40-80 ^o C, unloading after grinding - 20-40% of the suspension and repeating the cycle. After each cycle, additional loading of the feedstock and water is carried out in quantities corresponding to those removed with the suspension, followed by stabilization of the suspension. The method provides for quartz sand grinding time of 1.3-3.5 hours, and the energy consumption of 0.14-0.35 kWh / kg [2].

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, являются повышение производительности и снижение энергозатрат на получение вяжущих суспензий. Дело в том, что процесс получения вяжущих суспензий можно условно разделить на два отдельных процесса, т.е. собственно процесс механического измельчения и процесс нарабатывания коллоидной фазы - частиц менее 0,5-0,2 мкм. Скорость измельчения и нарабатывания коллоидной вяжущей фазы определяется вязкостью измельчаемой литейной системы. Вязкость в свою очередь определяется следующими параметрами: температурой суспензии, влажностью литейной системы и содержанием грубых частиц (выше 100 мкм). Оптимальным условиям наработки коллоидной фазы соответствует влажность измельчаемой гидродисперсии 12-16%, в то же время сам процесс механического измельчения интенсифицируется при влажности 18-30%. Другими словами, при повышенной влажности (18-30%) быстрее идет механическое измельчение, но коллоидная фаза (частицы менее 100 мкм) не нарабатывается а при пониженной влажности (12-16%) - оптимальные условия наработки коллоидной вяжущей фазы, но значительное уменьшение скорости механического измельчения. The problem to which the invention is directed, is to increase productivity and reduce energy consumption to obtain astringent suspensions. The fact is that the process of obtaining astringent suspensions can be divided into two separate processes, i.e. the actual process of mechanical grinding and the process of producing the colloidal phase - particles less than 0.5-0.2 microns. The grinding rate and the production of the colloidal binder phase is determined by the viscosity of the crushed casting system. The viscosity, in turn, is determined by the following parameters: temperature of the suspension, humidity of the casting system and the content of coarse particles (above 100 microns). The optimum conditions for the production of the colloidal phase corresponds to a moisture content of the crushed hydrodispersion of 12-16%, while the mechanical grinding process itself is intensified at a moisture content of 18-30%. In other words, at high humidity (18-30%), mechanical grinding is faster, but the colloidal phase (particles less than 100 microns) does not work, and at low humidity (12-16%), the optimal conditions for the production of the colloidal binder phase, but a significant decrease in speed mechanical grinding.

Сущность изобретения заключается в применении оптимального сочетания параметров мокрого измельчения для ускорения процесса получения готового продукта и сокращения энергозатрат на его получение. The essence of the invention lies in the application of the optimal combination of wet grinding parameters to accelerate the process of obtaining the finished product and reduce energy costs for its production.

Как и в прототипе способ включает циклическую загрузку кремнеземистого или алюмосиликатного минерального сырья в мельницу, мокрое измельчение в щелочной среде при температуре свыше 40^oC (40-100^oC), выгрузки после измельчения части суспензии и повторение цикла мокрого измельчения, при этом после каждого цикла производят догрузку исходного сухого сырья в количестве, соответствующем выгружаемому. Способ содержит новые элементы: при загрузке компонентов перед началом измельчения воду вводят в количестве 18-30 мас.% обрабатываемой смеси, в процессе мокрого измельчения удаляют избыток воды до влажности материала 12-16 мас. % и завершают цикл выгрузкой 40-90 мас.% суспензии. Практика показывает, что в рабочем режиме оптимальная температура процесса мокрого измельчения находится в интервале 40-100^oC.As in the prototype, the method includes cyclic loading of siliceous or aluminosilicate mineral raw materials into the mill, wet grinding in an alkaline medium at a temperature above 40 ^o C (40-100 ^o C), unloading after grinding part of the suspension and repeating the wet grinding cycle, after each cycle produce additional loading of the original dry raw material in an amount corresponding to the unloaded. The method contains new elements: when loading the components before grinding, water is introduced in an amount of 18-30 wt.% Of the processed mixture, in the process of wet grinding, excess water is removed to a moisture content of 12-16 wt. % and complete the cycle by unloading 40-90 wt.% suspension. Practice shows that in operating mode the optimum temperature of the wet grinding process is in the range of 40-100 ^o C.

Причинно-следственная связь между новыми признаками и достигаемым результатом - сокращением времени получения суспензии и снижением энергозатрат - определяется тем, что измельчение в начале цикла ведут при избытке воды и, соответственно, низкой вязкостью. Малая вязкость обуславливает меньшие условия на перемешивание и истирание сырья. После того, как сырье относительно быстро измельчено, из системы удаляют часть воды. Дисперсность частиц такова, что в условиях оптимальной (12-16%) влажности значительно быстрее происходит наработка коллоидной фазы. The causal relationship between the new features and the achieved result - reducing the time to obtain a suspension and reducing energy costs - is determined by the fact that grinding at the beginning of the cycle is carried out with an excess of water and, accordingly, low viscosity. Low viscosity leads to lower conditions for mixing and abrasion of raw materials. After the raw materials are relatively quickly ground, part of the water is removed from the system. The dispersion of particles is such that, under optimal (12-16%) humidity, the colloidal phase is produced much faster.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

В мельницу предлагаемой конструкции загружают кремнеземистое или алюмосиликатное минеральное сырье и заливают воду до концентрации ее 18-30%. Во время первого цикла требуется некоторый период времени для выхода на рабочий режим, а затем циклы повторяются многократно в течение нескольких суток. Каждый из этих повторяющихся циклов начинается с догрузки в рабочую емкость минерального сырья и введения воды до влажности смеси 18-30%. Температура смеси в начале цикла не менее 40^oC, а к концу достигает 100^oC. В отличие от известного способа обезвоживание смеси ведут не за счет догрузки сухого сырья, а за счет удаления воды в процессе помола. Практически это достигается выпариванием при возрастании температуры в процессе помола. Одновременно с механическим измельчением и увеличением дисперсности смеси влажность ее постепенно уменьшается и достигает 12-16% Начинается образование коллоидной вяжущей фазы с частицами менее 0,5-0,2 мкм. Помол ведут до остатка на сите 0,063 мм 10-12%, затем выгружают 40-90% суспензии. После чего опять загружают компоненты и осуществляют следующий цикл помола. При осуществлении способа производительность по сравнению с прототипом возросла в 1,5-4 раза, расход электроэнергии снизился до 0,09-0,1 квт.ч/кг.Silica or aluminosilicate mineral raw materials are loaded into the mill of the proposed design and water is poured to a concentration of 18-30%. During the first cycle, a certain period of time is required to enter the operating mode, and then the cycles are repeated many times over several days. Each of these repeating cycles begins with loading mineral raw materials into the working capacity and introducing water to a mixture moisture content of 18-30%. The temperature of the mixture at the beginning of the cycle is not less than 40 ^o C, and by the end reaches 100 ^o C. In contrast to the known method, the dehydration of the mixture is not due to the loading of dry raw materials, but due to the removal of water during the grinding process. In practice, this is achieved by evaporation with increasing temperature during the grinding process. Simultaneously with mechanical grinding and increasing the dispersion of the mixture, its moisture gradually decreases and reaches 12-16%. The formation of a colloidal binder phase with particles less than 0.5-0.2 microns begins. The grinding is carried out to a residue on a sieve of 0.063 mm 10-12%, then 40-90% of the suspension is unloaded. Then again load the components and carry out the next grinding cycle. When implementing the method, the productivity compared to the prototype increased by 1.5-4 times, the energy consumption decreased to 0.09-0.1 kWh / kg

В табл. 1 приведены показатели свойств вяжущих суспензий на основе кварцевого песка и характеристики мокрого измельчения. В табл. 2 приведены показатели свойств вяжущих суспензий и характеристики мокрого измельчения в зависимости от количества выгружаемой суспензии и последующей загрузки компонентов при значениях, выходящих на заявленные (контрольные примеры). In the table. 1 shows the properties of binders based on quartz sand and wet grinding characteristics. In the table. 2 shows indicators of the properties of binders and wet grinding characteristics depending on the amount of suspension discharged and subsequent loading of components at values that go beyond the stated ones (control examples).

Для осуществления заявляемого способа была разработана барабанная мельница оригинальной конструкции. To implement the proposed method, a drum mill of the original design was developed.

Известна барабанная мельница для измельчения строительных материалов малой и средней твердости сухим способом [3], содержащая барабан, помольную камеру с мелющими телами, разгрузочную и загрузочную крышки. Known drum mill for grinding building materials of low and medium hardness by dry method [3], containing a drum, grinding chamber with grinding bodies, discharge and loading lids.

Известна также барабанная мельница, содержащая камеру измельчения, полые загрузочную и разгрузочную цапфы, установленную в камере измельчения в выходной части разгрузочную перфорированную перегородку, лифтеры [4]. В загрузочной цапфе смонтирован конус со штоком, а с разгрузочной стороны барабан - стабилизатор объемом, равным 0,2-0,4 объема камеры измельчения. Изобретение направлено на повышение производительности и снижение расхода электроэнергии. Also known is a drum mill containing a grinding chamber, hollow loading and unloading pins installed in the grinding chamber in the output part of the unloading perforated partition, lifters [4]. A cone with a rod is mounted in the loading axle, and on the discharge side, the drum is a stabilizer with a volume equal to 0.2-0.4 of the volume of the grinding chamber. The invention is aimed at increasing productivity and reducing energy consumption.

Заявляемая барабанная мельница также решает задачу повышения производительности труда и снижения расхода электроэнергии при изготовлении вяжущих суспензий. The inventive drum mill also solves the problem of increasing labor productivity and reducing energy consumption in the manufacture of cementitious suspensions.

Барабанная мельница включает камеру измельчения, полые загрузочную и разгрузочную цапфы, установленную в камере измельчения в выходной части разгрузочную перфорированную перегородку и лифтеры. Новым в конструкции мельницы является то, что она снабжена размещенными в камере измельчения мелющими телами и загрузочным приспособлением, выполненным в виде охватывающего загрузочную цапфу кожуха и закрепленных на цапфе ковшей, выполненных с возможностью подачи из них материала на направляющие лотки. При этом лифтеры установлены на разгрузочной перфорированной перегородке, а выпускное отверстие закрыто клапаном, под которым установлен приемный лоток. The drum mill includes a grinding chamber, hollow loading and unloading trunnions installed in the grinding chamber in the output part of the unloading perforated partition and lifters. New in the design of the mill is that it is equipped with grinding bodies located in the grinding chamber and a loading device made in the form of a casing covering the loading pin and mounted on the pin of the buckets made with the possibility of feeding material from them to the guide trays. At the same time, lifters are installed on the discharge perforated partition, and the outlet is closed by a valve, under which a receiving tray is installed.

Благодаря конструктивному выполнению описанных элементов барабанной мельницы обеспечивается быстрая и эффективная загрузка и разгрузка мельницы при непрерывном режиме ее работы. Due to the constructive implementation of the described elements of the drum mill provides fast and efficient loading and unloading of the mill with a continuous mode of operation.

На фиг. 1 показана заявляемая барабанная мельница, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А загрузочного приспособления; на фиг. 3 - вид Б перфорированной перегородки на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В лифтеров, установленных на перфорированной перегородке. In FIG. 1 shows the inventive drum mill, a General view; in FIG. 2 - section along aa loading device; in FIG. 3 is a view B of a perforated partition in FIG. one; in FIG. 4 is a section along the BB line of elevators mounted on a perforated partition.

Барабанная мельница состоит из камеры измельчения 1, полых загрузочной цапфы 2 и разгрузочной цапфы 3. В выходной части камеры измельчения размещена разгрузочная перфорированная перегородка 4 с установленными на ней лопастями - лифтерами 5. Передняя загрузочная цапфа 2 включает загрузочное приспособление, содержащее кожух 6, охватывающий цапфу. На цапфе закреплены ковши 7, а под ними установлены направляющие лотки 8. На разгрузочной цапфе 3 закреплены разгрузочные ковшовые лифтеры 9, она содержит выпускное отверстие 10, которое снабжено клапаном 11 и имеет под собой приемный лоток 12. Мельница снабжена приводом 13, а в камере измельчения находятся мелющие тела 14. The drum mill consists of a grinding chamber 1, a hollow loading journal 2 and an unloading journal 3. A discharge perforated partition 4 with elevator blades 5 mounted on it is placed in the output part of the grinding chamber. The front loading axle 2 includes a loading device containing a casing 6 covering the axle . Buckets 7 are fixed on the trunnion, and guide trays are installed under them 8. On the unloading trunnion 3 are unloading bucket elevators 9, it contains an outlet 10, which is equipped with a valve 11 and has a receiving tray 12. The mill is equipped with an actuator 13, and in the chamber grinding are grinding bodies 14.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Включив привод 13, приводят во вращение барабанную мельницу. Необходимое количество компонентов смеси - минерального сырья и воды - подают в кожух 6 загрузочного приспособления. Ковши 7 захватывают компоненты и подают на лотки 8, с которых смесь поступает в камеру измельчения 1. Одновременно с началом загрузки начинается процесс мокрого измельчения сырья мелющими телами 14. После поступления необходимого количества компонентов, оптимального для помола, загрузка заканчивается. Мельница выходит на рабочий режим, при этом происходит нарастание температуры до 80-100^oC, интенсивное измельчение материала и испарение излишней воды. При достижении влажности, оптимальной для наработки коллоидной фазы (12-16%), происходит увеличение концентрации коллоида. Перфорированная перегородка 4 удерживает в рабочей полости мелющие тела 14, а выходное отверстие 10 закрыто клапаном 11. После достижения достаточной концентрации коллоида и величины измельчения минерального сырья приступают к выгрузке полученной вяжущей суспензии. Открывают клапан 11, вяжущая суспензия лопастями-лифтерами 65 подается в сторону разгрузочной цапфы 3, где ковшовые лифтеры 9 подают суспензию через выпускное отверстие 10 в приемный лоток 12. При этом выгружается 40-90% полученного вяжущего. Следует отметить, что во время выгрузки процесс получения вяжущего не прерывается.Turning on the drive 13, rotate the drum mill. The required number of components of the mixture - mineral raw materials and water - is fed into the casing 6 of the loading device. Buckets 7 capture components and serve on trays 8, from which the mixture enters the grinding chamber 1. Simultaneously with the start of loading, the process of wet grinding of raw materials by grinding bodies 14 begins. After the necessary amount of components, optimal for grinding, arrives, the loading ends. The mill enters the operating mode, while there is an increase in temperature to 80-100 ^o C, intensive grinding of the material and evaporation of excess water. Upon reaching humidity optimal for the production of the colloidal phase (12-16%), an increase in the concentration of colloid occurs. The perforated partition 4 holds the grinding media 14 in the working cavity, and the outlet 10 is closed by the valve 11. After reaching a sufficient concentration of colloid and the size of the grinding of mineral raw materials, they begin to unload the obtained binder suspension. The valve 11 is opened, the binder suspension is supplied by the lifting blades 65 towards the discharge trunnion 3, where the bucket elevators 9 feed the suspension through the outlet 10 into the receiving tray 12. At the same time, 40-90% of the obtained binder is unloaded. It should be noted that during unloading the process of obtaining a binder is not interrupted.

1.SU, Авторское свидетельство, 1538463, кл. C 04 B 35/14, 1991. 1.SU, Copyright Certificate, 1538463, cl. C 04 B 35/14, 1991.

2. Ю.Е.Пивинский, Керамические вяжущие и керамобетоны. М., Металлургия, 1990, с. 68, 55, 84, 85. 2. Yu.E. Pivinsky, Ceramic binders and ceramic concrete. M., Metallurgy, 1990, p. 68, 55, 84, 85.

3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1456 А.ОО.ОО.ОООА ТО. Мельница шаровая двухкамерная 1456АУЗ "Строммашина" , 1986. 3. Technical description and operating instructions 1456 A.OO.OO.OOOA TO. Two-chamber ball mill 1456AUZ "Strommashina", 1986.

4. SU, авторское свидетельство, N 1445781, кл. B 02 C 17/04, 1987. 4. SU, copyright certificate, N 1445781, cl. B 02 C 17/04, 1987.

Claims

1. A method of producing astringent suspensions, including cyclic loading of siliceous or aluminosilicate mineral raw materials, wet grinding in an alkaline medium at a temperature exceeding 40 ^o C, unloading after grinding part of the suspension and repeating the wet grinding cycle, and after each cycle, the initial dry raw materials are loaded into the amount corresponding to the unloaded, characterized in that when loading the components before starting grinding, water is introduced in an amount of 18-30 wt.% of the processed mixture, in the process of Krogh grinding water to remove excess moisture content of 12 - 16 wt% and finish discharging cycle 40 -. 90% by weight slurry..

2. The method according to p. 1, characterized in that the wet grinding is carried out at a temperature of 40 - 100 ^o C.

3. A drum mill for the production of cementitious suspensions, including a grinding chamber, hollow loading and unloading pins installed in the grinding chamber and the outlet part, an unloading perforated partition, lifters, characterized in that it is equipped with grinding bodies placed in the grinding chamber and a loading device made in a casing covering the loading pin, and buckets mounted on the pin, made with the possibility of feeding material from them to the guide trays, while the lifters are installed on the unloading perforated partition, and the outlet is closed by a valve, under which a receiving tray is installed.